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SISTEMAS DISTRIBUÍDOS

REDES DE COMPUTADORES

ARTHUR EMANUEL DE OLIVEIRA CAROSIA

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REDES DE COMPUTADORES

Os sistemas distribuídos usam redes locais, redes de longa distância e redes interligadas para comunicação.

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PROBLEMAS EM REDES

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PROBLEMAS EM REDES

Desempenho

Escalabilidade

Confiabilidade

Segurança

Qualidade de Serviço

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PROBLEMAS EM REDES

As primeiras redes foram projetadas para atender requisitos de aplicações simples:

• transferência de arquivos, • login remoto, • e-mail.

O desenvolvimento de sistemas distribuídos estabeleceu um padrão de desempenho mais alto para atender às necessidades das aplicações interativas.

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DESEMPENHO

Latência:

Tempo decorrido após uma operação de envio ser executada e antes que os dados comecem a chegar a

seu destino.

Taxa de transferência de dados:

velocidade com que os dados podem ser transferidos entre dois computadores em uma rede,

Largura de banda:

volume total de tráfego que pode ser transferido na rede em um determinado período de tempo.

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ESCALABILIDADE

As tecnologias de rede em que a internet é baseada não foram projetadas para suportar a sua atual escala, mas têm funcionado notavelmente bem.

Para tratar da próxima fase de crescimento da internet, algumas mudanças nos mecanismos de endereçamento e roteamento estão em andamento.

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CONFIABILIDADE

Muitos aplicativos são capazes de se recuperar de falhas de comunicação e não exigem a garantia da comunicação isenta de erros.

O canal de transmissão não necessariamente precisa oferecer comunicação isenta de erros, deixando para o software a responsabilidade de detectá-los e corrigí-los.

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SEGURANÇA

Firewall

Cria uma barreira de proteção entre a intranet da organização e o restante da internet.

Proteger os recursos presentes nos computadores de uma organização contra o acesso de usuários ou processos externos e controlar o uso dos recursos externos por usuários da própria organização.

Permite ou bloqueia a passagem de certas mensagens recebidas e enviadas de acordo com a política de segurança da organização.

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QUALIDADE DE SERVIÇO

Capacidade de atender prazos finais ao transmitir e processar fluxos de dados multimídia em tempo real.

Aplicativos que transmitem dados multimídia exigem largura de banda garantida e latência limitadas dos canais de comunicação que utilizam.

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TIPOS DE REDES

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TIPOS DE REDES

LANs (Local Area Networks)

WANs (Wide Area Networks)

WLANs (Wireless Local Area Networks)

Inter-redes

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LANS (LOCAL AREA NEWTWORKS)

Transportam mensagens em velocidades altas entre computadores conectados em um único meio de comunicação.

Um segmento é uma seção de cabo que atende um departamento, um piso de um prédio e que pode ter muitos computadores ligados.

Nenhum roteamento de mensagens é necessário dentro de um segmento, pois o meio permite comunicação entre os computadores da rede diretamente entre si.

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WANS (WIDE AREA NETWORKS)

Transportam mensagens em velocidades mais lentas, entre nós que estão em organizações diferentes e que podem estar separadas por grandes distâncias (cidades, países ou continentes).

O meio de transmissão empregado é o uso conjunto de circuitos que interligam roteadores, que gerenciam as redes e direcionam as mensagens para seus destinos.

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WLANS (WIRELESS LOCAL AREA NETWORKS)

Projetadas para substituir as LANs cabeadas.

Fornece conectividade para dispositivos móveis e elimina a necessidade de infraestrutura com fios e cabos para interconectar computadores dentro de casas e prédios.

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INTER-REDES

Várias redes são unidas para fornecer recursos de comunicação de dados comuns, abstraindo as tecnologias e os protocolos das redes e os métodos usados para sua interconexão.

São construídas a partir de uma variedade de redes de computadores e interconectadas por equipamentos dedicados de comunicação, roteadores, e por computadores de propósito geral, gateways.

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ESQUEMAS DE COMUTAÇÃO

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ESQUEMAS DE COMUTAÇÃO

Difusão (broadcast)

Comutação de circuitos

Comutação de pacotes

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BROADCAST

Técnica de transmissão em que tudo é transmitido para cada nó e fica por conta dos receptores recuperar as transmissões a eles endereçadas.

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COMUTAÇÃO DE CIRCUITOS

Utilização permanente de recursos durante toda a transmissão.

É uma técnica apropriada para sistemas de comunicações que apresentam tráfego constante (por exemplo, a comunicação de voz), necessitando de uma conexão dedicada para a transferência de informações contínuas.

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COMUTAÇÃO DE PACOTES

Conhecida também como rede de armazenamento e encaminhamento, ela encaminha pacotes de sua origem para o destino.

Cada pacote chega a um nó e é armazenado e processado por um programa que o transmite a um circuito de saída, que o transferirá para outro nó mais próximo de seu destino final.

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PROTOCOLOS

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PROTOCOLOS

Regras e formatos a serem usados na comunicação entre processos a fim de realizar uma tarefa.

Especificam:

• Sequencia de mensagens que devem ser trocadas;• Formatos dos dados nas mensagens.

Implementado por dois módulos de software localizados nos computadores origem e destino.

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CAMADAS DE PROTOCOLO

O software de rede é organizado em uma hierarquia de camadas.

Cada camada apresenta uma interface bem definida para as camadas acima e implementa novos serviços sobre as camadas abaixo.

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PILHA DE PROTOCOLOS

Modelo OSI (Open System Interconnection) – pilha de protocolos que obedece ao modelo de referência de sete camadas.

Esse modelo foi criado para estimular o desenvolvimento de padrões de protocolo que atendessem aos requisitos dos sistemas abertos.

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MODELO OSICamada Física

Circuitos e hardware que materializam a rede, responsável pela transmissão de dados binários.

Ex: Ethernet.

Camada de Enlace

Transmissão de pacotes entre nós diretamente ligados por um enlace físico.

Ex: MAC Ethernet

Camada de Rede

Transfere pacotes entre computadores em uma rede.

Ex: IP

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MODELO OSICamada de Transporte

Endereçamento de mensagens a portas de comunicação associadas a processos.

Ex: TCP, UDP

Camada de Sessão

Confiabilidade e adaptação: detecção de falhas e recuperação automática.

Camada de Apresentação

Cuida da transmissão de dados em diferentes formatos de representação.

Camada de Aplicação

Atendem a requisitos de aplicativos específicos.

Ex: FTP, HTTP, SMTP

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MODELO OSI

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ENDEREÇAMENTO E TRANSMISSÃO DE PACOTES NA REDE

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ENDEREÇAMENTO

A entrega de mensagens é feita com base no endereço de rede de um computador e um número de porta.

• O endereço de rede identifica o computador exclusivamente e permite sua localização pelos nós de roteamento.

• Na internet, cada computador recebe o seu endereço IP, que é utilizado para identificá-lo, assim como também a sua sub-rede.

Serviços da internet bem conhecidos, como HTTP (80) e FTP (21), receberam números de porta registrados.

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REDES BASEADAS EM DATAGRAMAS

• A distribuição de cada pacote é um procedimento independente, nenhuma configuração é exigida e a rede não mantém informações sobre o pacote entregue.

• Uma sequencia de pacotes de um host para um único destino pode seguir rotas diferentes e chegar fora da sequencia em que foram emitidos.

Todo datagrama contém o endereço de rede dos hosts de origem e destino.

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REDES BASEADAS EM CIRCUITO VIRTUAL

• Um circuito virtual é configurado antes que os pacotes possam passar de um host de origem A para um host de destino B.

• O estabelecimento de um circuito virtual envolve a definição de uma rota entre origem e destino. Em cada nó ao longo da rota é criada uma tabela indicando qual enlace deve ser usado para atingir a próxima etapa da rota.

• Cada pacote da camada de rede contém apenas o número do circuito virtual ao invés do número de origem e destino.

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ROTEAMENTO

Rotear pacotes é necessário sempre que existe a interligação de redes permitindo a comunicação entre seus hosts.

Em redes de grande dimensão, é aplicado o roteamento adaptativo: a melhor rota de comunicação entre dois pontos é periodicamente reavaliada, considerando o tráfego da rede e as falhas, como conexões desfeitas ou nós de roteamento danificados.

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PROTOCOLOS INTERNET

Endereçamento IP

Protocolo IP

Protocolo UDP

Protocolo TCP

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PROTOCOLOS INTERNET

A internet utiliza dois protocolos de transporte: TCP e UDP.

A ampla adoção do protocolo TCP/IP e dos protocolos de aplicação da internet em redes de pesquisa permitiu a integração dessas em uma única rede.

Existem muitos serviços e protocolos em nível de aplicação baseados em TCP/IP, destacando: a web (HTTP), email (SMTP,POP), newnews (NNTP), transferência de arquivos (FTP), Telnet (telnet).

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PROTOCOLOS INTERNET

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ENDEREÇAMENTO IP

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ENDEREÇAMENTO IP

Existe um endereço IP para cada host na internet – número identificador de 32 bits, contendo:

• um identificador de rede• um identificador de host.

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ENDEREÇAMENTO IP• Endereços de internet:

• todos identificadores de host em 0, são usados para identificar a rede.

• todos identificadores de host em 1, são usados para enviar mensagens a todos os hots conectados na rede (broadcast).

Roteamento sem classes (CIDR)

• Uso de máscaras para que fossem realizadas as tarefas de roteamento e distinguir a qual subrede uma mensagem deve ser entregue.

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PROTOCOLO IP

Transmite datagramas de um host para outro.

Serviço de entrega não confiável, pois não há garantia da entrega dos datagramas.

Os datagramas podem ser perdidos, duplicados, retardados ou entregues fora de ordem quando as redes falham ou buffers de destino estão cheios.

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NAT – NETWORK ADDRESS TRANSLATION

Nem todos os computadores que acessam a Internet precisam receber endereços IP globalmente exclusivos.

Computadores ligados a uma rede local acessam a Internet por meio de um roteador com suporte a NAT.

A rede doméstica recebe um único IP registrado de seu provedor de Internet.

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NAT – NETWORK ADDRESS TRANSLATION

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PROTOCOLOS UDP E TCP

Fornecem os recursos de comunicação via Internet de uma forma prática para os programas.

Uso de portas: enquanto o IP fornece comunicação entre computadores, TCP e UDP fornecem comunicação entre processos.

Isso é feito com o uso de portas, utilizados para endereçar mensagens para processos em um computador em particular.

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PROTOCOLO UDP

Adiciona ao IP número de porta origem e destino, um campo de comprimento e a soma de verificação.

Não oferece garantia de entrega e não oferece mecanismos de confiabilidade adicionais.

Uso é restrito a aplicativos e serviços que não exigem entrega confiável de uma ou várias mensagens.

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PROTOCOLO TCP

Fornece serviço de transporte mais sofisticado.

Oferece entrega confiável por meio de data stream.

Orientado a conexão: antes de iniciar a transmissão, os processos destino e origem devem estabelecer um canal de comunicação.

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PROTOCOLO TCP

Adiciona mecanismos para satisfazer a confiabilidade:

• Sequenciamento: • O destino usa os números de sequencia para ordenar os

segmentos recebidos.

• Controle de fluxo: • o remetente toma cuidado para não sobrecarregar o destino ou os

nós intermediários.

• Retransmissão: • Se um segmento não for confirmado, o remetente retransmitirá.

• Buffers: • o uso do buffer de entrada do receptor é usado para balancear o

fluxo entre remetente e destino.

• Soma de verificação: • cada segmento mantém uma soma de verificação abrangendo o

cabeçalho e os dados do segmento.

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REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES

Apostilas em Geral

http://www.apostilando.com/sessao.php?cod=17

Redes Linux

http://www.inf.pucrs.br/~benso/gerencia_redes/2005/manuais/Administracao%20de%20Redes.pdf

http://www3.fsa.br/localuser/sdtr/apostilas/redes_apostila_adm_linux.pdf

Rede Doméstica no Windows

http://windows.microsoft.com/pt-br/windows7/start-here-to-set-up-a-home-network-in-windows-7

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SISTEMAS DISTRIBUÍDOS

REDES DE COMPUTADORES

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